[发明专利]无线通信系统中的波峰因子降低方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线通信系统中的波峰因子降低方法。

背景技术

波峰因子降低（CFR，Crest Factor Reduction）是一种将输入信号的PAPR（Peak to Average Power Ratio，简称峰均比）保持在一定范围内的技术。无线通信系统中的信号最后需要经过功率放大器后发射出去，通常线性放大器用非线性的晶体管构成，当输入信号比较小时，可以保证晶体管呈现出线性。随着输入信号的增加，放大器的非线性失真也愈发明显。所以把信号的PAPR限制在一个较小值附近，可以提高功率放大器的效率，明显降低运营商供电和散热成本。

CFR的主要原理就是用户根据实际需要选择一个功率放大器的最大输入功率界限，当输入信号的幅度超过此界限时，用一系列算法将输入信号超出界限的部分削除，从而使输入信号的PAPR保持在一定范围内。由于CFR算法降低PAPR的同时会造成信号误差矢量幅度（EVM：Error Vector Magnitude）以及邻信道功率比（ACPR：Adjacent Channel Power Ratio）增加，所以目前比较优选的CFR技术是使用一个与信号带宽相同的削峰波形来削去多余的峰值，以同时保证PAPR、EVM及ACPR的性能。

随着OFDM及多载波技术的成熟，无线通信系统的带宽越来越宽，而在系统带宽内真正有效的带宽却是随着资源分配情况实时变化的，因此只用一个削峰波形进行削峰并不能满足系统性能需要。目前通常的做法为设计一个基本的削峰波形，然后根据带宽资源分配情况把削峰波形进行对应的频率偏移然后进行叠加，但这种方法存在几个不足：（1）当系统分配的两段有效带宽距离大于一个基本削峰波形带宽时，EVM性能下降比较严重。（2）基本削峰波形带宽取值会影响性能：若削峰波形带宽取值偏小，实际分配带宽比较大时，就需要多次的频移叠加，运算量比较大；若削峰波形带宽取值偏大，而实际分配带宽比较小时，ACPR性能会恶化。（3）削峰波形构造需要知道系统资源分配情况，系统设计接口复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线通信系统中的波峰因子降低（CFR）方法，基站首先对发射信号的各个峰值时域波形进行分析，判断采用何种削峰方法，然后采用不同的削峰方法对不同的峰值区域进行削峰处理，从而可以实时保证处理后信号的PAPR、EVM及ACPR的性能。

根据本发明的一个方面，提出的一种无线通信系统中CFR的方法，包含：a，基站把输入信号的幅度与削峰幅度门限进行比较，定位各个峰值位置；b，基站对各个峰值位置附近信号的时域波形进行分析，如果峰值位置所在的峰值区域时域采样点数小于预定点数门限，则采用步骤c中的削峰方式一，否则采用步骤c中的削峰方式二；c，削峰方式一：基站对峰值位置所在的峰值区域时域信号进行直接限幅操作；削峰方式二：基站对峰值位置所在的峰值区域进行频谱分析，修改预置削峰波形以获得新削峰波形，采用新削峰波形对峰值位置所在的峰值区域信号进行削峰处理。

优选的，所述定位各个峰值位置具体为：如果输入信号中连续多个采样点都超过削峰幅度门限，则这多个采样点中幅度最大的采样点为峰值位置。

优选的，削峰方式一具体为：基站设置峰值位置所在的峰值区域时域信号幅度为预设值，同时保留限幅前峰值区域的信号相位不变。

优选的，削峰方式二步骤具体为：对峰值位置所在的峰值区域进行频谱分析，获得信号频谱模板：在峰值位置左右各取ntaps个采样点，对这些采样点进行傅立叶变换，判断各频率点功率是否大于预定门限，大于预定门限则认为该频点存在有效信号，否则认为该频点只有噪声，ntaps的取值为预置削峰波形的长度的一半，以保证这段数据的频谱分辨率可以满足性能要求；根据信号频谱模板，对预置削峰波形进行修改，屏蔽掉只有噪声的频率点，以获得新的削峰波形，从而保证新的削峰波形带宽与实际发射信号的有效带宽相同；采用新削峰波形对峰值位置所在的峰值区域信号进行削峰处理：设削峰幅度门限与峰值信号幅度的差值为峰值度量，把峰值位置左右各ntaps个采样点的幅度减去峰值度量与归一化后的新削峰波形的乘积，同时保留这部分信号限幅前的相位不变。